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研究生: 簡佑倫
Yu-Lun Chien
論文名稱: 低壓線路串聯電弧故障檢測
Detection of Serial Arc-Fault in Low Voltage Electric Power Circuit
指導教授: 吳啟瑞
Chi-Jui Wu
口試委員: 陸臺根
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張偉能
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李尚懿
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郭明哲
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學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 158
中文關鍵詞: 電弧故障檢測電弧故障低壓配線火災
外文關鍵詞: Arc-Fault, Low-Voltage Distribution Line, Fire, Arc-Fault Detection
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為維護用電安全,現今的工廠與居家之低壓配電線路中都裝設過電流及過載保護裝置,於短路及過載時切離電源。有些特定支路還必須安裝漏電斷路器,避免人員感電。當這些保護裝置正確使用時,似乎不需要其它的保護裝置。然而,根據國外調查指出,有些住宅火災發生原因,懷疑是因為電弧故障所引起。電弧故障斷路器(Arc-Fault Circuit Interrupter-AFCI)是一種偵測線路中電弧故障發生的保護裝置,它透過對電弧特性判別來偵測串聯及並聯電弧,在電弧的熱能引起火災前儘早切離電源。本論文探討電弧特性與如何進行電弧故障檢測,從實驗結果與相關文獻資料找出低壓線路發生串聯電弧故障時與正常運轉時的不同之處,接著歸納出五項檢測規則,再使用這五項檢測規則組合出三種檢測方法。最後使用三種檢測方法應用於實驗數據之電弧故障檢測並與商用AFCI的動作結果進行比較。三種檢測方法的確能判斷發生串聯電弧故障,且誤動作的機率不高。本論文找出的檢測方法未來如能開發使用,應可在電弧的熱能引起火災前儘早切離電源,降低火災的發生率。


Today, the low voltage distribution circuits in the industry plants and houses in Taiwan have been installed the over-current and over-load circuit breakers to switch off power sources during fault or over loading conditions. The earth leakage breakers are also installed in some special circuits to protect people from electric shock. When those protection devices are properly applied, it seems that no other protection devices are required. However, many oversea examples reveal the facts that a number of home fires are caused by electric arc faults. The arc-fault circuit interrupter (AFCI) is a device which can detect the occurring of electric arc in the low voltage circuits, it can switch off the power source before the occurring of fire caused by series or parallel electric arc faults. In the thesis, it is to discuss the arc characteristics and to develop the arc fault detecting methods. The difference of current waveforms between arc fault conditions and normal operation conditions are studied by using the experimental results and relative literature. Then five detecting rules are developed to suppose three detecting methods. Finally, the experimental data with serial arc fault are used to test the three detecting methods and compare with the commercial AFCIs. The purposed detecting methods can really detect the occurring of series arc fault occurs, and the probability of malfunction is low. If the detecting methods in this thesis can be practically used in the future, it could switch off the power source before the occurring of fire caused by electric arc faults and reduce the incidence of fire.

摘要 i Abstract ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖目錄 vii 表目錄 xiv 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究內容 2 1.4 章節概述 3 第二章 電弧故障與電弧故障斷路器 4 2.1 前言 4 2.2 電弧特性與電弧故障之分類 4 2.3 電弧故障斷路器 7 2.4 小結 9 第三章 串聯電弧故障實驗與實驗結果 10 3.1 前言 10 3.2 實驗設備 11 3.3 測試方法 15 3.3.1 負載特性測試 15 3.3.2 正常電弧測試 18 3.3.3 串聯電弧測試 22 3.4 小結 29 第四章 電弧故障電流數據分析與檢測方法 30 4.1 前言 30 4.2 電流頻譜分析 32 4.3 電流等效面積分析 46 4.4 檢測規則與檢測方法 55 4.4.1 檢測規則 55 4.4.2 檢測方法 57 4.5 小結 61 第五章 電弧故障檢測結果 62 5.1 前言 62 5.2 負載為吹風機,各檢測方法分析與比較 62 5.3 負載為日光燈+電阻,各檢測方法分析與比較 95 5.4 負載為電鍋+電阻,各檢測方法分析與比較 119 5.5 負載為混合負載,各檢測方法分析與比較 138 5.6 小結 153 第六章 結論與未來研究方向 154 6.1 結論 154 6.2 未來研究方向 155 參考文獻 156 作者簡介 157

[1] 曾元超,「防範住家電氣火災的新技術」,台電月刊,549期,頁數26-31,SEP. 2008。
[2] UL Std. 1699-2008, Arc-Fault Circuit Interrupters, Illinois, U.S.A., 2008.
[3]http://www.ul.com/global/documents/offerings/perspectives/regulators/electrical/afci/Dini2.pdf,台灣UL網站。
[4] George D. Gregory, and Gary W. Scott, “The Arc-Fault Circuit Interrupter: An Emerging Product,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 34, pp. 928-933, September/October 1998.
[5]http://www.iaei.org/magazine/2000/07/arc-detection-with-the-afci/,IAEI Magazine 網站。.
[6] George D. Gregory, Kon Wong, and Robert F. Dvorak, “More About Arc-Fault Circuit Interrupters,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 40, pp. 1006-1011, July/August 2004.
[7] 張智星,「MATLAB程式設計入門篇」,台北,鈦思科技,民國93年。
[8] 李顯宏,「MTALAB介面開法與編譯技巧」,台北,文魁資訊股份有限公司,民國97年。
[9] 鄭惠翔,「低壓電弧故障斷路器用訊號檢測」,碩士論文,國立台灣科技大學碩士論文,民國九十九年。

無法下載圖示 全文公開日期 2016/07/26 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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